一种多节点能量管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多节点能量管理系统及方法，涉及能量收集技术领域，所述多节点能量管理系统包括多节点电荷输出单元组

【技术实现步骤摘要】
一种多节点能量管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及能量收集
，具体而言，尤其涉及一种提高电荷输出的多节点能量管理系统及方法
。

技术介绍

[0002]基于静电感应原理的静电型发电机是一种利用电荷分离和电势差来实现能量转换的一种具有高电压低电荷输出特点的发电机，其中包括如摩擦纳米发电机
、
驻极体发电机
、
开尔文水滴发电机和介电弹性体发电机等，这些发电机利用静电感应效应将机械能转化为电能，与传统电磁发电机相比，具有高电压低电荷输出特点的发电机具有以下优点：
[0003]首先，它们不需要磁场的存在，因此避免了磁场产生的复杂性和能量损耗
。
这使得它们在某些特殊环境和应用中更加灵活和可靠
。
[0004]此外，基于静电感应原理的发电机可以在微小尺度上工作，适用于微纳电子器件和纳米技术应用，它们能够利用微小的运动或变形来产生电能，因此在微型设备
、
生物医学领域和可穿戴技术等领域具有潜在的应用前景
。
[0005]然而，这种高电压低电荷输出特点的发电机也面临一些挑战，例如当为商用电池充电或电子器件供电时，通常需要发电机提供高电荷输出，虽然高电压低电荷输出特点的发电机具有极高的电压输出，但其电荷输出远远小于传统电磁发电机，例如摩擦纳米发电机的电荷输出密度通常在微库仑每平方米的范围内，远未达到实际应用的水平
。
[0006]因此，提高这类具有高电压低电荷输出特点的发电机的电荷输出成为其实用化的巨大挑战，需要进一步研究和改进，以提高此类发电机的电荷输出，使其能够满足实际应用的需求
。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中现有具有高电压低电荷输出特点的发电机电荷输出低的技术问题，从而提供一种多节点能量管理系统及方法，能够有效地将具有高电压低电荷输出特点发电机的输出转变为高电荷输出的目的
。
[0008]为解决上述问题，本专利技术的第一目的在于提供一种多节点能量管理系统，包括：
[0009]多节点电荷输出单元组，接入在发电机的输出端口；
[0010]多节点电荷存储单元组，连接在所述多节点电荷输出单元组的输出端，用于储存所述多节点电荷输出单元组的电荷；
[0011]电荷释放单元组，包括负载，所述电荷释放单元组用于控制所述多节点电荷存储单元组的电荷释放到所述负载当中
。
[0012]可选地，所述多节点电荷输出单元组包括
N
个串联连接的节点输出单元，每个所述节点输出单元均为第一整流桥，其中起始端的所述第一整流桥与所述发电机的一输出端连接，末端的所述第一整流桥与所述发电机的另一输出端连接
。
[0013]可选地，所述多节点电荷输出单元组包括单个节点输出单元，所述单个节点输出
单元为第一整流桥，其中所述第一整流桥的起始端与所述发电机的一输入端连接，所述第一整流桥的末端与所述发电机的一输出端连接
。
[0014]可选地，所述多节点电荷存储单元组为第一电荷存储单元组，所述第一电荷存储单元组包括
N
个与所述节点输出单元一一对应的电荷存储单元，所述电荷存储单元为存储电容，每个所述存储电容对应连接在所述第一整流桥的输出端
。
[0015]可选地，所述多节点电荷存储单元组为第二电荷存储单元组，所述第二电荷存储单元组包括
N
个串联连接的第五内部电容和位于每两个所述第五内部电容之间的第九内部二极管，起始端的所述第五内部电容的正极与所述第一整流桥的另一正极输入端连接，起始端的所述第五内部电容的负极与所述第九内部二极管的负极连接，末端的所述第五内部电容的负极与所述第一整流桥的另一负极输出端连接
。
[0016]可选地，所述电荷释放单元组包括与所述负载连接的多节点输出控制开关组，所述多节点输出控制开关组用于控制所述多节点电荷存储单元组向所述负载释放电荷
。
[0017]可选地，所述多节点输出控制开关组包括
N
个与所述电荷存储单元一一对应的第一开关和第二开关，所述第一开关与所述第二开关分别串联连接在所述负载的两端，且所述第一开关与所述第二开关远离所述负载的一端分别对应连接在所述存储电容的两端
。
[0018]可选地，所述电荷释放单元组包括多节点电荷控制单元组，所述多节点电荷控制单元组包括
N
个并联连接的节点电荷控制单元，每个所述节点电荷控制单元包括与所述第五内部电容和所述负载串联连接的第七内部二极管
、
第八内部二极管
、
第三开关和第四开关，其中所述第七内部二极管与所述第三开关位于所述负载的一侧，所述第八内部二极管与所述第四开关位于所述负载的另一侧
。
[0019]可选地，所述发电机为摩擦纳米发电机
、
驻极体发电机
、
开尔文水滴发电机和交流介电弹性体发电机中的任意一种
。
[0020]本专利技术的第二目的在于提供了一种多节点能量管理方法，基于上述所述的多节点能量管理系统，所述多节点能量管理方法包括如下步骤：
[0021]S
100
：多节点电荷输出单元组接入发电机的输出端口，测试单个节点输出单元的电压，计算单个节点输出单元的电荷量与能量；
[0022]S
200
：在所述多节点电荷输出单元组的输出端连接多节点电荷存储单元组，将所述多节点电荷输出单元组的电荷存储到所述多节点电荷存储单元组中；
[0023]S
300
：引入电荷释放单元组，通过控制节点输出开关，将电荷存储单元中的电能释放到负载
。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0025]本专利技术中多节点能量管理系统包括发电机
、
多节点电荷输出单元组
、
多节点电荷存储单元组和电荷释放单元组，其中发电机能够外界的刺激转变为电能通过两电极接入多节点电荷输出单元组的输入端，将电能输入到多节点电荷输出单元组，而多节点电荷输出单元组由
N
个串联连接的节点输出单元组成，由此将高电压实现分压输入到每个节点输出单元当中，而每个节点输出单元的输出端外接一个对应的电荷存储单元，这样每个节点输出单元中的电压可以暂存到对应的电荷存储单元当中，通过电荷释放单元组中的开关装置可以实现每个电荷存储单元中存储电荷的释放
。
与现有技术相比，本专利技术制备得到的多节点电荷输出管理电路和电荷释放方法能够有效提高发电机的电荷输出，针对具有高电压低
电荷输出类型发电机的电荷管理电路和电荷输出方法，实现发电机的高电荷输出，可极大提高具有高电压低电荷输出特点发电机的实用性
。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例中基于交流介电弹性体发电机的电荷管理电路示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多节点能量管理系统，其特征在于，包括：多节点电荷输出单元组，接入在发电机的输出端口；多节点电荷存储单元组，连接在所述多节点电荷输出单元组的输出端，用于储存所述多节点电荷输出单元组的电荷；电荷释放单元组，包括用于消耗电荷的负载，所述电荷释放单元组用于控制所述多节点电荷存储单元组的电荷释放到所述负载当中
。2.
根据权利要求1所述的多节点能量管理系统，其特征在于，所述多节点电荷输出单元组包括
N
个串联连接的节点输出单元，每个所述节点输出单元均为第一整流桥，其中起始端的所述第一整流桥与所述发电机的一输出端连接，末端的所述第一整流桥与所述发电机的另一输出端连接
。3.
根据权利要求1所述的多节点能量管理系统，其特征在于，所述多节点电荷输出单元组包括单个节点输出单元，所述单个节点输出单元为第一整流桥，其中所述第一整流桥的起始端与所述发电机的一输入端连接，所述第一整流桥的末端与所述发电机的一输出端连接
。4.
根据权利要求2所述的多节点能量管理系统，其特征在于，所述多节点电荷存储单元组为第一电荷存储单元组，所述第一电荷存储单元组包括
N
个与所述节点输出单元一一对应的电荷存储单元，所述电荷存储单元为存储电容，每个所述存储电容对应连接在所述第一整流桥的输出端
。5.
根据权利要求3所述的多节点能量管理系统，其特征在于，所述多节点电荷存储单元组为第二电荷存储单元组，所述第二电荷存储单元组包括
N
个串联连接的第五内部电容和位于每两个所述第五内部电容之间的第九内部二极管，起始端的所述第五内部电容的正极与所述第一整流桥的另一正极输入端连接，起始端的所述第五内部电容的负极与所述第九内部二极管的负极连接，末端的所述第五内部电容的负极与所述第一整流桥的另一负极输出端连接
。6.
根据权利要求4所述的多节点能量管理系统，其特征在于，所述电荷释放单元组包括与所述负载连接的多节点输出控制开关组，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐子盛，鄂世举，黄温蔚，张志远，郑少迪，谭剑波，宋照钦，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：